可转位刀片周边型面磨削数控技术与智能误差补偿
可转位刀具是现代金属切削行业的一种先进刀具。作为可转位刀具的关键零件，可转位刀片刃磨技术是影响可转位刀具制造精度的关键因素。目前我国超硬材料可转位刀片磨削严重依赖于进口高端技术与装备，严重制约了我国先进刀具制造业的发展，给我国民用、军用装备制造业安全带来安全隐患。研究具有我国自主知识产权的刀片周边型面磨削数控技术与装备，具有重要的学术价值、经济价值和社会意义。本文对可转位刀片周边型面砂轮外圆磨削数控技术与系统进行了研究，主要研究内容如下: (1)系统研究了可转位刀片磨削加工工艺及其控制问题，包括不同磨料、结合剂砂轮的磨削性能、不同冷却液的性能、砂轮常用修整方法、刀片装夹与定位方式、磨削循环方式、无火花时间等方面，给出了超硬材料刀片的磨削工艺选择及其控制方式。 (2)针对可转位刀片周边型面的高精度磨削加工要求，研究了可转位刀片砂轮外圆磨削方法，提出了可转位刀片周边型面砂轮外圆磨削直接插补算法，并以此为核心设计了刀片周边型面磨削数控指令系统。仿真并实验验证了刀片周边型面砂轮外圆磨削方法和插补算法的轮廓控制精度。 (3)针对可转位刀片形状较多的特点，依据刀片形状分类，研究开发了几何、工艺参数驱动的国际标准刀片周边型面磨削自动编程技术;开发了刀片磨削过程三维动态仿真技术，实现了数控编程正确性验证和加工过程干涉碰撞验证。 (4)研究设计了可转位刀片周边型面磨削数控系统和伺服进给系统，采用模块化结构设计方法，建立了层次化、组件化的开放式数控系统软件结构，开发了刀片周边型面磨削数控系统软件。 (5)分析了可转位刀片磨削加工尺寸误差产生的原因，建立了砂轮半径和砂轮位置误差对加工误差的影响模型。研究提出基于数据驱动的尺寸误差预测和误差智能补偿方法，研究了基于迭代学习控制的补偿算法、基于分数阶迭代学习控制的补偿算法和基于无模型自适应控制的补偿算法，给出了算法的收敛性证明和实施步骤，通过仿真和实际磨削加工验证了算法有效性。
可转位刀片;周边型面;磨削工艺;数控技术;误差补偿;智能控制
山东大学
博士
控制理论与控制工程
田新诚
2015
中文
TG71;TG706
188
2015-09-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）